Chicago, siendo la ciudad "ventosa" que es, no es ajena a las temperaturas extremas. El clima puede ser bastante severo: las estaciones de invierno pueden ser bastante frías, mientras que los veranos pueden llegar a ser definitivamente calurosos.
Sin embargo, eso no significa que sea un lugar terrible para vivir. Gracias a varios sistemas de refrigeración y algunos centros de refrigeración, los habitantes de Chicago pueden buscar alivio durante los calurosos meses de verano. Una de las iniciativas más destacadas para combatir el calor es el uso de equipos de refrigeración.
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Una introducción a las plantas de enfriamiento de Chicago
Si bien los sistemas HVAC son responsables de regular los niveles de comodidad de la mayoría de los ambientes interiores, una planta de enfriamiento actúa como un sistema de enfriamiento centralizado que proporciona enfriamiento a uno o varios edificios. Además, proporciona una parte del aire acondicionado mediante sistemas HVAC. Según el sitio web de Energy Star, alrededor del 39% de los edificios de más de 100.000 pies cuadrados tienen un sistema de agua helada.
Aunque las plantas de refrigeración parecen una innovación, el concepto no es realmente nuevo. Los registros muestran que los antiguos romanos ya utilizaban refrigeración en sus ambientes interiores. Sin embargo, no utilizaron una planta centralizada, sino que utilizaron agua que corría por las paredes de sus edificios para enfriar la temperatura interna.
En el siglo XIX, la gente comenzó a experimentar en un intento de crear un sistema de aire acondicionado moderno utilizando ventiladores eléctricos para soplar aire sobre superficies frías. Desafortunadamente, estos sistemas no han llegado a ser el centro de atención debido a sus enormes costos e ineficiencia.
No fue hasta 1922 que Willis Carrier inventó un enfriador centrífugo, que permitía al público tener fácil acceso al aire acondicionado.
Componentes
Aunque las enfriadoras, también conocidas como unidades de condensación, se utilizan principalmente para fines de aire acondicionado, las plantas de refrigeración, en cambio, se componen de diversos equipos mecánicos. El aire frío se distribuye por todo el edificio a través de un sistema de distribución formado por conductos metálicos para transportar el aire y un ventilador para expulsarlo.
Hoy en día, la mayoría de las plantas de refrigeración también vienen con un variador de velocidad capaz de hacer funcionar varias unidades de condensación al mismo tiempo, lo que es más eficiente que simplemente encenderlas o apagarlas todas. En algunos casos, las torres de enfriamiento se utilizan para enfriar el aire incluso antes de que ingrese al enfriador.
¿Qué tan eficientes son?
Según el Departamento de Energía, entre el 10 y el 15% de la energía consumida por los edificios se destina al aire acondicionado. Aunque las unidades de condensación se están volviendo cada vez más eficientes con la introducción de nuevas tecnologías, todavía es posible ahorrar más energía reduciendo el tamaño de la planta y mejorando los sistemas de distribución.
Teniendo en cuenta que las enfriadoras se encuentran entre los mayores consumidores de energía en un edificio, esto puede tener un gran impacto en los costos operativos. Por lo tanto, monitorear los enfriadores de una planta es importante para saber qué tan eficiente es el sistema.
Calcular la eficiencia de una enfriadora es realmente sencillo midiendo su CoP o Coeficiente de Rendimiento.
Básicamente, es la relación entre el efecto de refrigeración del enfriador y la cantidad de energía eléctrica necesaria para producirlo. Estas dos unidades se miden en kilovatios (kW). Veamos un ejemplo:
Una enfriadora produce 3.000 kW de refrigeración, lo que equivale a 10.236.423 BTU/h, aunque requiere una energía eléctrica de 500 kW para producir este efecto. El CoP se puede calcular usando esta fórmula:
Efecto de enfriamiento/necesidad de energía eléctrica
Entonces, usando la fórmula dada:
3.000 kW / 500 kW = 6. El Coeficiente de Rendimiento, en este caso, es 6, lo que simplemente significa que por cada 1 kW de energía eléctrica utilizada, se producen 6 kW de refrigeración.
Sin embargo, tenga en cuenta que el CoP de una enfriadora dependerá de su carga de enfriamiento, sin mencionar que cada enfriadora tiene su propia eficiencia diferente. Los fabricantes de enfriadores suelen proporcionar datos de diseño de CoP para hacer que la comparación del rendimiento entre enfriadores sea más rápida y sencilla.
Optimización de plantas de refrigeración y su impacto en los edificios de Chicago
Dado que las unidades de refrigeración central a menudo se denominan el "corazón" del sistema HVAC de un edificio, es importante optimizarlas para obtener un mejor rendimiento. Una planta de refrigeración no sólo es la principal fuente de refrigeración, sino que utiliza una gran parte de las necesidades energéticas de un edificio, lo que genera enormes costes energéticos.
Por ejemplo, en un hotel típico de Chicago, el sistema HVAC puede utilizar hasta el 50% de la carga eléctrica total, y una planta de refrigeración ocupa una gran parte de esa carga.
Uno de los verdaderos desafíos de las plantas de refrigeración es que muchas de ellas no funcionan con el diferencial de temperatura diseñado. Esta es la diferencia de temperatura entre el retorno del agua enfriada (delta T) y el suministro de agua enfriada. De hecho, las plantas de refrigeración que funcionan a niveles subóptimos son comunes y, en la mayoría de los casos, tienen un delta T mucho más bajo de lo necesario. Esto se debe a varios factores, como el método utilizado para controlar el equipo y la forma en que operan los sistemas de la zona de operaciones.
Es posible optimizar una planta de refrigeración empezando por las bombas de agua enfriada y los enfriadores. La disposición de planta de enfriamiento más eficiente utilizada es el sistema primario variable de agua enfriada, ya que utiliza un solo conjunto de bombas para distribuir el agua por todo el edificio. Otra disposición eficiente es la primaria-secundaria, que utiliza dos conjuntos de bombas para los enfriadores y los sistemas del edificio.
Es extremadamente importante controlar adecuadamente equipos como bombas, enfriadores y torres de enfriamiento, especialmente cuando se combinan con un sistema de control de calidad. Un sistema de calidad permite la coordinación de todos los aspectos del sistema y otorga acceso a los datos internos del enfriador.
Esto permite que los datos se utilicen como entrada para crear un programa de control eficaz. Al tener un conocimiento profundo de cómo funciona el enfriador, es posible controlar la planta de enfriamiento de la manera más efectiva posible. Si no hay suficiente experiencia disponible para controlar eficientemente la planta, contratar un socio de control confiable es la opción ideal para lograr la optimización.
Así es como funcionan las plantas de refrigeración no sólo en Chicago, sino en todos los estados en general. El proceso de optimización permite que los edificios proporcionen refrigeración eficiente en medio del clima cálido del estado sin consumir demasiada carga eléctrica. Pero, por supuesto, esto sólo puede lograrse contratando a las personas adecuadas para el trabajo.
